芙蓉尿感清治療尿路感染作用機制的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析

摘要：目的" 基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探析芙蓉尿感清治療尿路感染的潛在靶點、信號通路及作用機制。方法" 通過TCMSP數(shù)據(jù)庫及文獻(xiàn)檢索獲取芙蓉尿感清的藥物活性成分及作用靶點，并借助Uniprot數(shù)據(jù)庫校正基因名稱；通過Genecards、DisGeNET數(shù)據(jù)庫收集治療尿路感染的相關(guān)靶點，利用Venny2.1獲取藥物-疾病交集靶點；利用STRING數(shù)據(jù)庫構(gòu)建交集靶點的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（PPI）網(wǎng)絡(luò)，運用軟件Cytoscape對核心靶點進(jìn)行拓?fù)浞治觯徊捎肈AVID數(shù)據(jù)庫對核心靶點進(jìn)行GO及KEGG富集分析；運用Cytoscape3.9.1軟件構(gòu)建“藥物-活性成分-靶點-疾病-通路”網(wǎng)絡(luò)圖。結(jié)果" 篩選得到芙蓉尿感清活性成分共145個，主要為槲皮素、木犀草素、黃芩素等黃酮類化合物，靶點基因281個；收集疾病靶點10 308個，交集靶點262個；PPI蛋白網(wǎng)絡(luò)及拓?fù)浞治霭l(fā)現(xiàn)AKT1、TP53、TNF等關(guān)鍵靶點；GO富集分析顯示，生物學(xué)過程主要涉及基因表達(dá)、細(xì)胞增殖及凋亡過程、炎癥反應(yīng)等；細(xì)胞組分涉及細(xì)胞外間隙、質(zhì)膜、核質(zhì)等；分子功能涉及ATP結(jié)合、蛋白激酶結(jié)合、DNA結(jié)合等；KEGG富集分析獲得147條通路，主要涉及PI3K/Akt、Mark信號通路。結(jié)論" 芙蓉尿感清治療尿路感染具有多成分、多途徑、多靶點的特點，其作用機制可能是通過介導(dǎo)AKT1、TP53、TNF、IL6等關(guān)鍵靶點的表達(dá)，調(diào)控PI3K/Akt、Mark信號通路，發(fā)揮抗炎、抑制菌群活性、調(diào)節(jié)機體免疫等作用，從而消除尿路炎癥和改善臨床癥狀。

關(guān)鍵詞：尿路感染；芙蓉尿感清；王柏枝；網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)

中圖分類號：R691.3" " " " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2024.14.001

文章編號：1006-1959（2024）14-0001-05

Network Pharmacological Analysis of the Mechanism of Furong Niaoganqing

in the Treatment of Urinary Tract Infection

LI Wen-hua1，WANG Lan2，3

（1.School of Chinese Medicine，Hubei University of Traditional Chinese Medicine，Wuhan 430065，Hubei，China;

2.The First Clinical College，Hubei University of Traditional Chinese Medicine，Wuhan 430065，Hubei，China;

3.Nephrology Department of Affiliated Hospital of Hubei University of Traditional Chinese Medicine/

Hubei Institute of Traditional Chinese Medicine，Wuhan 430061，Hubei，China）

Abstract：Objective" To explore the potential targets， signaling pathways and mechanism of FurongNiaoganqing in the treatment of urinary tract infection based on network pharmacology.Methods" The active components and targets of Furong Niaoganqing were obtained by TCMSP database and literature retrieval， and the gene name was corrected by Uniprot database. Genecards and DisGeNET databases were used to collect relevant targets for the treatment of urinary tract infection， and Venny2.1 was used to obtain drug-disease intersection targets. The protein-protein interaction （PPI） network of intersection targets was constructed by STRING database， and the topological analysis of core targets was carried out by Cytoscape software. GO and KEGG enrichment analysis of core targets was performed using DAVID database. Cytoscape3.9.1 software was used to construct a “drug-active ingredient-target-disease-pathway” network diagram.Results" A total of 145 active components of Furong Niaoganqing were screened， mainly flavonoids such as quercetin， luteolin and baicalein， and 281 target genes were identified. A total of 10 308 disease targets and 262 intersection targets were collected. PPI protein network and topology analysis found key targets such as AKT1， TP53 and TNF; GO enrichment analysis showed that biological processes mainly involved gene expression， cell proliferation and apoptosis， inflammatory response， etc;cell components involve extracellular space， plasma membrane， nucleoplasm， etc.; the molecular functions involved ATP binding， protein kinase binding， DNA binding， etc. KEGG enrichment analysis obtained 147 pathways， mainly involving PI3K/Akt and Mark signaling pathways.Conclusion" Furong Niaoganqing has the characteristics of multi-component， multi-pathway and multi-target in the treatment of urinary tract infection. Its mechanism may be to regulate PI3K/Akt and Mark signaling pathways by mediating the expression of key targets such as AKT1， TP53， TNF and IL6， so as to exert anti-inflammatory， inhibit bacterial activity and regulate body immunity， thereby eliminating urinary tract inflammation and improving clinical symptoms.

Key words：Urinary tract infection;Furong Niaoganqing;WANG Bai-zhi;Network pharmacology

尿路感染（urinary tract infection， UTI）是指各種病原體侵犯尿路黏膜或組織引起的尿路炎癥[1]，臨床表現(xiàn)為尿頻尿急尿痛、尿灼熱感，或伴腰痛、小腹脹滿等。其發(fā)病機制復(fù)雜，臨床治療常選用磺胺類、氨基苷類及喹諾酮類等抗菌藥，上述藥物多存在胃腸道反應(yīng)、耐藥性和高復(fù)發(fā)率等問題[2]。大量研究表明[3-5]，中醫(yī)藥治療UTI優(yōu)勢顯著，值得臨床推廣。芙蓉尿感清是湖北省中醫(yī)院名老中醫(yī)王柏枝教授根據(jù)先師李丹初教授的學(xué)術(shù)經(jīng)驗擬定的協(xié)定方，經(jīng)長期臨證實踐驗證，療效頗佳[6]，此外在慢性膀胱炎、前列腺炎等疾病方面也多獲良效[7]。本研究擬通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法探討芙蓉尿感清治療UTI的潛在靶點及作用機制，為其后續(xù)進(jìn)一步臨床推廣及實驗研究提供理論依據(jù)。

1資料與方法

1.1藥物活性成分與靶點獲取" 芙蓉尿感清主要由芙蓉花、車前草、萹蓄、通草、連翹、黃柏、白茅根、牡丹皮、烏藥、甘草等藥物組成，在TCMSP數(shù)據(jù)庫中檢索藥物的活性成分和相關(guān)靶點，篩選口服利用度（OB）≥30%和類藥性（DL）≥0.18的有效成分，構(gòu)建芙蓉尿感清的藥物靶點集合，并通過Uniport數(shù)據(jù)庫選擇人類相關(guān)的靶點校正所有藥物靶點名稱。

1.2疾病靶點獲取" 以“urinary tract infection”為關(guān)鍵詞，在Genecards、DisGeNET數(shù)據(jù)庫中檢索UTI相關(guān)靶點，整合刪重后與藥物靶點取交集，利用軟件Venny2.1將藥物-疾病交集靶點進(jìn)行可視化處理。

1.3構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用（PPI）網(wǎng)絡(luò)" 將交集靶點導(dǎo)入STRING數(shù)據(jù)庫，將生物類型設(shè)置為“Homo sapiens”，構(gòu)建芙蓉尿感清治療UTI的PPI網(wǎng)絡(luò)。并借助軟件Cytoscape3.9.1中的cytoHubba工具分析獲取芙蓉尿感清治療UTI的核心靶點。

1.4 GO和KEGG富集分析" 運用DAVID數(shù)據(jù)庫對芙蓉尿感清治療UTI的核心靶點進(jìn)行GO及KEGG通路富集分析，閾值設(shè)置為P＜0.01，獲取核心靶點的生物過程（biological process， BP）、細(xì)胞組分（cell component， CC）、分子功能（molecular function， MF），以及通路富集分析結(jié)果，并通過微生信繪制氣泡圖。

1.5藥物-活性成分-靶點-疾病-通路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建" 將芙蓉尿感清的藥物成分、靶點基因與UTI、信號通路之間的關(guān)聯(lián)，通過Cytoscape3.9.1軟件構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行可視化處理及分析。

2結(jié)果

2.1藥物篩選結(jié)果" 經(jīng)檢索獲取活性成分140個，其中車前草7個、萹蓄5個、通草3個、連翹19個、黃柏25個、白茅根4個、牡丹皮6個、烏藥9個、甘草88個。由于數(shù)據(jù)庫未收錄芙蓉花，因此芙蓉花的活性成分均來自文獻(xiàn)檢索[8-10]，見表1。剔除不符合篩選條件及無法獲取靶點的成分，共收集有效成分145個，通過Uniport數(shù)據(jù)庫篩選獲得靶點基因281個。

2.2疾病靶點收集" 檢索獲取疾病靶點10 308個，與藥物靶點取交集，獲得交集靶點262個，繪制Venny圖，見圖1。

2.3 PPI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建" 將262個交集靶點上傳至STRING數(shù)據(jù)庫構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)，得到262個節(jié)點，5249條邊，見圖2A。導(dǎo)出string_interactions.tsv文件運用Cytoscape3.9.1軟件進(jìn)行分析，篩選Degree大于均值即40.1的靶點，獲得104個核心靶點，應(yīng)用cytoHubba工具篩選出前10個關(guān)鍵靶點，分別為AKT1、TP53、TNF、IL6、VEGFA、CASP3、IL1B、MYC、ESRI和MAPK3，見圖2B。上述靶點對應(yīng)的藥物活性成分主要為槲皮素、木犀草素、黃芩素、山柰酚、柚皮素等，提示此類成分是治療UTI的關(guān)鍵活性成分。

2.4 GO富集分析和KEGG通路富集分析" 對核心靶點進(jìn)行富集分析，GO分析得到生物過程753個，細(xì)胞組分70個，分子功能130個。其中，BP涉及基因表達(dá)、細(xì)胞增殖及凋亡過程、炎癥反應(yīng)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等；CC涉及細(xì)胞外間隙、質(zhì)膜、核質(zhì)等；MF涉及ATP結(jié)合、蛋白激酶結(jié)合、DNA結(jié)合、酶結(jié)合等。表明芙蓉尿感清通過多途徑、多靶點參與UTI的防治。KEGG通路分析到147條信號通路，取P＜0.01，并以Count值降序排列篩選出前15條通路繪制氣泡圖，見圖3。節(jié)點大小表示靶點數(shù)量，由圖可知，關(guān)鍵靶點參與的通路主要涉及癌癥通路、脂質(zhì)與動脈硬化通路、PI3K/Akt信號通路、Mark信號通路等。

2.5藥物-活性成分-靶點-疾病-通路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建" 運用Cytoscape3.9.1軟件構(gòu)建藥物-活性成分-靶點-疾病-信號通路網(wǎng)絡(luò)，共獲得443個節(jié)點與2987條邊，其中三角形代表藥物，圓形代表疾病，菱形代表活性成分，箭頭代表通路，正方形代表靶點，見圖4。表明芙蓉尿感清治療UTI具有多成分、多靶點、多途徑的特點。

3討論

尿路感染屬中醫(yī)“熱淋”“血淋”“勞淋”等范疇，其發(fā)病主因外感濕熱、飲食不節(jié)、情志失調(diào)或勞傷久病引起，病機多為濕熱蘊結(jié)下焦，腎與膀胱氣化不利。王柏枝教授認(rèn)為，UTI的病機主要為腎虛膀胱濕熱和毒邪壅滯，治療應(yīng)解毒祛邪，清利濕熱。芙蓉尿感清是湖北省中醫(yī)院名老中醫(yī)王柏枝教授擬定的協(xié)定方，方中芙蓉花解毒通淋、涼血消腫為君藥；連翹、黃柏、甘草助其清熱解毒之力；萹蓄、通草、車前草利濕通淋；白茅根、牡丹皮清熱涼血，導(dǎo)熱外出；烏藥行氣通瘀，全方共奏清利濕熱、解毒通淋之效。該方具有減少炎性滲出，提高血清溶菌酶含量，促進(jìn)抗SRBC抗體形成，增強巨噬細(xì)胞活性的作用，從而有利于消除尿路炎癥和改善臨床癥狀[11]。

本研究采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法獲得芙蓉尿感清有效成分145種，靶點基因281個。通過核心靶點篩選得到槲皮素、木犀草素、黃芩素、山柰酚、柚皮素等治療UTI的關(guān)鍵成分，主要為黃酮類化合物。研究表明[12]，黃酮類化合物具有顯著的抑菌、抗炎及免疫調(diào)節(jié)作用。槲皮素、木犀草素、柚皮素對大腸桿菌、金葡球菌等均有良好的抗菌效果[13-15]，通過抑制菌體內(nèi)核酸代謝，阻斷相關(guān)蛋白表達(dá)，影響菌體活動而達(dá)到抑菌效果。木犀草素可抑制TLR4/NF-κB通路降低炎癥反應(yīng)，減少尿路反復(fù)感染[16]。黃芩素又稱為黃芩苷元，具有保護神經(jīng)元、抗氧化、抗菌、抗病毒、抗過敏、抗炎癥、抗腫瘤等多種生理活性[17]。山柰酚在減輕炎性滲出，改善皮膚屏障功能，緩解瘙癢等方面療效尚佳[18]。上述黃酮類化合物通過抑制病原菌的活性以及機體炎癥因子的表達(dá)，從而減輕尿路感染及下尿路癥狀。

通過PPI蛋白網(wǎng)絡(luò)及拓?fù)浞治霭l(fā)現(xiàn)AKT1、TP53、TNF、IL6、VEGFA等靶點可能是芙蓉尿感清治療UTI的關(guān)鍵靶點，這些靶點常見于各種炎癥反應(yīng)之中，在介導(dǎo)炎癥因子表達(dá)、免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞凋亡等方面發(fā)揮著重要作用。KEGG通路分析主要涉及PI3K/Akt、Mark信號通路。PI3K-Akt通路可調(diào)節(jié)炎癥介質(zhì)的釋放和炎癥細(xì)胞的增生而減少感染的發(fā)生，同時IL3、IL6、IL7等炎癥因子通過作用于該通路抑制T細(xì)胞凋亡效應(yīng)[19]，調(diào)節(jié)機體免疫。Mark通路主要包括ERK、JNK/SAPK和p38 MAPK通路，參與細(xì)胞的增殖、分化、凋亡、氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)等生理過程的調(diào)控[20]，抑制ERK通路的激活可抑制細(xì)胞增殖，從而減少菌群活性；在某些種類細(xì)胞中JNK、p38MAPK的活化能夠促進(jìn)炎癥性反應(yīng)而引發(fā)細(xì)胞凋亡[21]。

綜上所述，芙蓉尿感清治療UTI具有多成分、多靶點、多途徑的特點，同時也提示其機制可能是通過作用于AKT1、TP53、TNF等關(guān)鍵靶點，調(diào)控PI3K/Akt、Mark信號通路，下調(diào)炎癥因子表達(dá)，抑制菌群活性，調(diào)節(jié)機體免疫，從而消除尿路炎癥和改善臨床癥狀。

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收稿日期：2023-08-17；修回日期：2023-08-24

編輯/肖婷婷